一种铝铁合金丝的制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种铝铁合金丝的制备工艺，所述铝铁合金丝通过在合金丝的外表面包覆纯铝制得，所述合金丝的重量百分比化学成分为铝：40-60%，铁：35-55%，碳：0.15-0.2%，硅：0.15-0.2%，磷：0.02-0.03%，硫：0.03-0.04%，铜：0.04-0.05%，铈：3.0-5.0%，氢≤1.8PPm，氮≤75PPm，氧≤18PPm，其余为杂质；本发明所设计的一种铝铁合金丝的制备工艺能够大大提高质量，整个工艺简单易于实施，且提高铝的收得率。
【专利说明】—种铝铁合金丝的制备工艺
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种铝铁合金丝的制备工艺。
【背景技术】
[0002]目前，大部分钢种的铝铁合金液脱氧采用铝铁合金脱氧剂，因此在铝铁合金生产过程中若不严格控制N、O的含量，炼钢时就会带入到铝铁合金液脱氧过程中，对铝铁合金液的冶炼造成不良影响，最终导致钢材N、O含量超标，大大降低钢材的质量。
[0003]随着磷、硫在钢中的含量不断下降，氮、氧对钢的危害则愈加显现出来，因此一些洁净钢要求全面降低钢中的P、s及N、0元素的含量，由于钢中氢的含量过高易至裂，氮的含量过高易发脆，氧的含量与钢中夹杂物的含量有紧密关系，因此在分析钢的缺陷时，限制N、O元素的含量已形成业界共识并经过实践验证，而钢中N、0元素的含量的主要来源于废钢、铁水、造渣剂等因素外还与铁合金有着重要关系。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种能够大大提高质量，整个工艺简单易于实施，且提高铝的收得率的铝铁合金丝的制备工艺。
[0005]为了解决以上技术问题，本发明提供一种铝铁合金丝的制备工艺，铝铁合金丝通过在合金丝的外表面包覆纯铝制得，合金丝的重量百分比化学成分为铝:40-60%，铁:35-55%,碳:0.15-0.2%,硅:0.15-0.2%,磷:0.02-0.03%,硫:0.03-0.04%,铜:0.04-0.05%,铈:3.0-5.0%，氢≤1.8PPm，氮≤75PPm，氧≤18PPm，其余为杂质，铝铁合金丝的具体制备方法如下:
[0006]步骤(1):将废钢去除油污，并与直接还原铁按6:2在电炉内熔化成铝铁合金液，向铝铁合金液中加入渣料进行除氧精炼，其中渣料加入量为1.65-1.75Kg/吨铝铁合金液，精炼时间控制为22-38min，精炼温度控制为1450_1480°C，控制碱度为2.8-3.1 ；
[0007]步骤(2):向步骤(1)精炼后的铝铁合金液中加入热铝料与稀土粉末进行混合，控制铝铁合金液温度为800-910°C，同时向冶金设备底部吹干燥的氩气，对铝铁合金液进行充分搅拌，从而以除去铝铁合金液内的氢、氮气体和氧化物夹杂；
[0008]步骤(3):在结晶器内采用熔渣表面覆盖浇注，并静置6秒以上至铝铁合金液完全凝固，对凝固后的铝铁合金再通过深井铸造方式浇注成铝铁合金棒，并冷却至室温；
[0009]步骤(4):将步骤(3)得到的铝铁合金棒进炉加热至880±10°C并保温360分钟，空冷至300± 10°C保温180分钟，然后再加热至600± 15°C保温650分钟，炉冷至360±20°C出炉空冷；
[0010]步骤(5):将步骤(4)中空冷后的铝铁合金棒放入360~440°C的电炉内加热4~8个小时并同时进行均匀化处理，对均匀化处理后的铝铁合金棒用挤压机在380~420°C下进行热挤压处理，使其通过圆形模具从而形成直径5~8_的铝铁合金粗线坯；
[0011]步骤(6):将步骤(5)中直径5~8mm的铝铁合金粗线坯在真空退火炉内以180~280°C退火1.5~2小时后再次进行拉拔处理，首先，将退火处理后的铝铁合金粗线坯冷却至25~28°C，并将其拉伸至直径4.5mm~6.5mm的得到线材，然后再在真空退火炉内以180~280°C进行退火,冷却至25~28°C后，再将直径4.5mm~6.5mm的线材拉伸至直径
3.5mm~5.0mm的线材,最后在真空退火炉内进行以180~280°C进行第三次退火处理,冷却至25~28°C后将直径3.5mm~5.0mm的线材拉伸至直径1.8~3.0mm半成品；
[0012]步骤(7):对步骤(6)中得到的半成品进行正火处理，并将正火处理后的半成品伸入线材进入连续挤压包覆机的一端，并从连续挤压包覆机的另一端伸入电工铝杆，连续挤压包覆机挤压电工铝杆，并将挤压出的铝包覆在预处理线材的表面，即得到铝铁合金丝。
[0013]本发明进一步限定的技术方案是:
[0014]进一步的，前述的铝铁合金丝的制备工艺，铝铁合金丝的重量百分比化学成分为铝:40%,铁:35%,碳:0.15%,硅:0.15%,磷:0.02%,硫:0.03%,铜:0.04%,铈:3.0%,氢(1.8PPm，氮≤75PPm，氧≤18PPm，其余为杂质。
[0015]前述的铝铁合金丝的制备工艺，铝铁合金丝的重量百分比化学成分为铝:60%，铁:55%,碳:0.2%,硅:0.2%,磷:0.03%,硫:0.04%,铜:0.05%,铈:5.0%,氢≤ 1.8PPm,氮(75PPm，氧≤18PPm，其余为杂质。
[0016]前述的铝铁合金丝的制备工艺，步骤(2)中吹氩压力为0.16-0.18Mpa，流量控制为35-45L/min，吹氩时间控制为12_18min。
[0017]前述的铝铁合金丝的制备工艺，步骤(7)中正火处理加热温度为885°C，连续挤压包覆机在包覆过程中其膜内的温度为500°C，压力为80Mpa，包覆速度为160米/分钟。
[0018]前述的铝铁合金丝的制备工艺，步骤(3)中冷却至室温的过程为先进行水冷，再进行空冷，水冷的时间t按照经验公式按t=H*D计算，其中，合金钢系数H为0.18-0.2s/mm,D为招铁合金棒的直径,D的单位为mm, t为淬火水冷时间，t的单位为秒,空冷淬火的时间为水冷却时间的1/2。
[0019]本发明的有益效果是:
[0020]1.本发明在现有铝铁合金冶金工艺的基础上增加特定限定条件的工艺来除去铝铁合金液中N、0元素，并通过对工艺中的相关参数进行精确控制，从而得到该N、0元素的含量极低的铝铁合金，使得使用该铝铁合金的钢材质量大大提高，且整个工艺简单易于实施与单纯采用金属铝相比较，可提高铝的收得率，降低吨钢消耗成本；
[0021]2.本发明将稀土元素作为冶金生产中合金元素添加使用，可明显改善金属坯材的晶型结构，使之坚韧，冷加工性能改善，能够最大限度地获得稀土元素收得率，并使其在钢中均匀分布，明显提高连铸坯质量；
[0022]3.本发明中将“铝铁合金棒进炉加热至880±10°C并保温360分钟，空冷至300± 10°C保温180分钟，然后再加热至600± 15°C保温650分钟，炉冷至360±20°C出炉空冷”从而保证坯料氢含量在2.0ppm以下的前提下，进一步降低氢的含量，防止坯料产生白点裂纹和热处理应力诱发氢致裂纹及氢致延迟滞后裂纹；
[0023]4.本发明中利用所述水冷/空冷间歇淬火工艺进行调质热处理，通过水冷/空冷三次循环间歇淬火，最大限度地防止了淬火开裂和内裂，同时也获得均匀细小淬火，降低淬火温度可有效地防止铝铁合金棒淬裂倾向；
[0024]同时可以使碳化物进一步充分溶解，均匀扩散，避免了碳化物在晶间的析出造成晶间腐蚀和点蚀超标，保证了材料的铁素体含量在35%左右,可以进一步使材料固溶充分，避免了热处理方式加热不均，固溶不均带来的腐蚀速率超标和硬度超标，巩固了前面冶炼后热处理工艺产生的技术效果；
[0025]5.本发明中在铝铁合金丝表面覆盖了一层高纯铝，绞和稳定化处理后形成成品铝铁合金丝，不仅具有高强度，低松弛的特点，同时大大的提高了铝铁合金丝的耐腐蚀性能，延长了产品的使用寿命。
【具体实施方式】
[0026]实施例1
[0027]本实施例提供了一种铝铁合金丝的制备工艺，铝铁合金丝通过在合金丝的外表面包覆纯铝制得，合金丝的重量百分比化学成分为铝:40%，铁:35%，碳:0.15%，硅:0.15%，磷:
0.02%，硫:0.03%，铜:0.04%，铈:3.0%，氢≤ 1.8PPm，氮≤ 75PPm，氧≤ 18PPm，其余为杂质，铝铁合金丝的具体制备方法如下:
[0028]步骤(1):将废钢去除油污，并与直接还原铁按6:2在电炉内熔化成铝铁合金液，向铝铁合金液中加入渣料进行除氧精炼，其中渣料加入量为1.65Kg/吨铝铁合金液，精炼时间控制为22min，精炼温度控制为1450°C，控制碱度为2.8 ；
[0029]步骤(2):向步骤(1)精炼后的铝铁合金液中加入热铝料与稀土粉末进行混合，控制铝铁合金液温度为800°C，同时向冶金设备底部吹干燥的氩气，对铝铁合金液进行充分搅拌，从而以除去铝铁合金液内的氢、氮气体和氧化物夹杂，吹氩压力为0.16Mpa，流量控制为35L/min,吹気时间控制为12min ；
[0030]步骤(3):在结晶器内采用熔渣表面覆盖浇注，并静置6秒以上至铝铁合金液完全凝固，对凝固后的铝铁合金再通过深井铸造方式浇注成铝铁合金棒，并冷却至室温，冷却至室温的过程为先进行水冷，再进行空冷，水冷的时间t按照经验公式按t=H*D计算，其中，合金钢系数H为0.18-0.2s/mm, D为招铁合金棒的直径，D的单位为mm, t为淬火水冷时间，t的单位为秒，空冷淬火的时间为水冷却时间的1/2 ；
[0031]步骤(4):将步骤(3)得到的铝铁合金棒进炉加热至870°C并保温360分钟，空冷至290°C保温180分钟，然后再加热至585°C保温650分钟，炉冷至340°C出炉空冷；
[0032]步骤(5):将步骤(4)中空冷后的铝铁合金棒放入360°C的电炉内加热4~8个小时并同时进行均匀化处理，对均匀化处理后的铝铁合金棒用挤压机在380°C下进行热挤压处理，使其通过圆形模具从而形成直径5_的铝铁合金粗线坯；
[0033]步骤(6):将步骤(5)中直径5mm的铝铁合金粗线坯在真空退火炉内以180°C退火
1.5~2小时后再次进行拉拔处理，首先，将退火处理后的铝铁合金粗线坯冷却至25°C，并将其拉伸至直径4.5_的得到线材，然后再在真空退火炉内以180°C进行退火，冷却至25°C后，再将直径4.5mm的线材拉伸至直径3.5mm的线材，最后在真空退火炉内进行以180°C进行第三次退火处理，冷却至25°C后将直径3.5mm的线材拉伸至直径1.8mm半成品；
[0034]步骤(7):对步骤(6)中得到的半成品进行正火处理，并将正火处理后的半成品伸入线材进入连续挤压包覆机的一端，并从连续挤压包覆机的另一端伸入电工铝杆，连续挤压包覆机挤压电工铝杆，并将挤压出的铝包覆在预处理线材的表面，正火处理加热温度为885°C，连续挤压包覆机在包覆过程中其膜内的温度为500°C，压力为80Mpa，包覆速度为160米/分钟，即得到铝铁合金丝。[0035]实施例2
[0036]本实施例提供了一种铝铁合金丝的制备工艺，铝铁合金丝通过在合金丝的外表面包覆纯铝制得，合金丝的重量百分比化学成分为铝:60%，铁:55%，碳:0.2%，硅:0.2%，磷:
00.03%，硫:0.04%，铜:0.05%，铈:5.0%，氢≤ 1.8PPm，氮≤ 75PPm，氧≤ 18PPm，其余为杂质，铝铁合金丝的具体制备方法如下:
[0037]步骤(1):将废钢去除油污，并与直接还原铁按6:2在电炉内熔化成铝铁合金液，向铝铁合金液中加入渣料进行除氧精炼，其中渣料加入量为1.75Kg/吨铝铁合金液，精炼时间控制为38min，精炼温度控制为1480°C，控制碱度为3.1 ；
[0038]步骤(2):向步骤(1)精炼后的铝铁合金液中加入热铝料与稀土粉末进行混合，控制铝铁合金液温度为910°C，同时向冶金设备底部吹干燥的氩气，对铝铁合金液进行充分搅拌，从而以除去铝铁合金液内的氢、氮气体和氧化物夹杂，吹氩压力为0.18Mpa，流量控制为45L/min,吹気时间控制为18min ；
[0039]步骤(3):在结晶器内采用熔渣表面覆盖浇注，并静置6秒以上至铝铁合金液完全凝固，对凝固后的铝铁合金再通过深井铸造方式浇注成铝铁合金棒，并冷却至室温，冷却至室温的过程为先进行水冷，再进行空冷，水冷的时间t按照经验公式按t=H*D计算，其中，合金钢系数H为0.18-0.2s/mm, D为招铁合金棒的直径，D的单位为mm, t为淬火水冷时间，t的单位为秒，空冷淬火的时间为水冷却时间的1/2 ；
[0040]步骤(4):将步骤(3)得到的铝铁合金棒进炉加热至890°C并保温360分钟，空冷至300±10°C保温180分钟，然后再加热至615°C保温650分钟，炉冷至380°C出炉空冷；
[0041]步骤(5):将步骤(4)中空冷后的铝铁合金棒放入440°C的电炉内加热4~8个小时并同时进行均匀化处理，对均匀化处理后的铝铁合金棒用挤压机在420°C下进行热挤压处理，使其通过圆形模具从而形成直径8_的铝铁合金粗线坯；
[0042]步骤(6):将步骤(5)中直径8_的铝铁合金粗线坯在真空退火炉内以280°C退火
1.5~2小时后再次进行拉拔处理，首先，将退火处理后的铝铁合金粗线坯冷却至28°C，并将其拉伸至直径6.5mm的得到线材，然后再在真空退火炉内以280°C进行退火，冷却至28°C后，再将直径6.5mm的线材拉伸至直径5.0mm的线材，最后在真空退火炉内进行以280°C进行第三次退火处理，冷却至28°C后将直径5.0mm的线材拉伸至直径3.0mm半成品；
[0043]步骤(7):对步骤(6)中得到的半成品进行正火处理，并将正火处理后的半成品伸入线材进入连续挤压包覆机的一端，并从连续挤压包覆机的另一端伸入电工铝杆，连续挤压包覆机挤压电工铝杆，并将挤压出的铝包覆在预处理线材的表面，正火处理加热温度为885°C，连续挤压包覆机在包覆过程中其膜内的温度为500°C，压力为80Mpa，包覆速度为160米/分钟，即得到铝铁合金丝。
[0044]除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种铝铁合金丝的制备工艺，其特征在于:所述铝铁合金丝通过在合金丝的外表面包覆纯铝制得，所述合金丝的重量百分比化学成分为铝:40-60%，铁:35-55%，碳:0.15-0.2%,硅:0.15-0.2%,磷:0.02-0.03%,硫:0.03-0.04%,铜:0.04-0.05%,铈:.3.0-5.0%，氢≤1.8PPm，氮≤75PPm，氧≤18PPm，其余为杂质；所述铝铁合金丝的具体制备方法为: 步骤(1):将废钢去除油污，并与直接还原铁按6:2在电炉内熔化成铝铁合金液，向所述铝铁合金液中加入渣料进行除氧精炼，其中渣料加入量为1.65-1.75Kg/吨铝铁合金液，精炼时间控制为22-38min，精炼温度控制为1450_1480°C，控制碱度为2.8-3.1 ； 步骤(2):向步骤(1)精炼后的铝铁合金液中加入热铝料与稀土粉末进行混合，控制铝铁合金液温度为800-910°C，同时向冶金设备底部吹干燥的氩气，对所述铝铁合金液进行充分搅拌，从而以除去铝铁合金液内的氢、氮气体和氧化物夹杂； 步骤(3):在结晶器内采用熔渣表面覆盖浇注，并静置6秒以上至铝铁合金液完全凝固，对凝固后的铝铁合金再通过深井铸造方式浇注成铝铁合金棒，并冷却至室温； 步骤(4):将步骤(3)得到的铝铁合金棒进炉加热至880±10°C并保温360分钟，空冷至300± 10°C保温180分钟，然后再加热至600± 15°C保温650分钟，炉冷至360±20°C出炉空冷； 步骤(5):将步骤(4)中空冷后的铝铁合金棒放入360~440°C的电炉内加热4~8个小时并同时进行均匀化处理，对均匀化处理后的铝铁合金棒用挤压机在380~420°C下进行热挤压处理，使其通过圆形模具从而形成直径5~8_的铝铁合金粗线坯； 步骤(6):将步骤(5)中直径5~8mm的铝铁合金粗线坯在真空退火炉内以180~280°C退火1.5~2小时后再次进行拉拔处理，首先，将退火处理后的铝铁合金粗线坯冷却至25~28°C，并将其拉伸至直径4.5mm~6.5mm的得到线材，然后再在真空退火炉内以180~280°C进行退火,冷却至25~28°C后，再将直径4.5mm~6.5mm的线材拉伸至直径.3.5mm~5.0mm的线材,最后在真空退火炉内进行以180~280°C进行第三次退火处理,冷却至25~28°C后将直径3.5mm~5.0mm的线材拉伸至直径1.8~3.0mm半成品； 步骤(7):对步骤(6)中得到的半成品进行正火处理，并将正火处理后的半成品伸入线材进入连续挤压包覆机的一端，并从连续挤压包覆机的另一端伸入电工铝杆，连续挤压包覆机挤压电工铝杆，并将挤压出的铝包覆在预处理线材的表面，即得到铝铁合金丝。
2.根据权利要求1所述的铝铁合金丝的制备工艺，其特征在于，所述铝铁合金丝的重量百分比化学成分为铝:40%，铁:35%，碳:0.15%，硅:0.15%，磷:0.02%,硫:0.03%,铜:.0.04%，铈:3.0%，氢≤1.8PPm，氮≤75PPm，氧≤18PPm，其余为杂质。
3.根据权利要求1所述的铝铁合金丝的制备工艺，其特征在于，所述铝铁合金丝的重量百分比化学成分为铝:60%，铁:55%，碳:0.2%，硅:0.2%，磷:0.03%，硫:0.04%，铜:0.05%,铈:5.0%，氢≤1.8PPm，氮≤75PPm，氧≤18PPm，其余为杂质。
4.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的铝铁合金丝的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中吹氩压力为0.16-0.18Mpa，流量控制为35_45L/min，吹氩时间控制为12-18min。
5.根据权利要求4所述的铝铁合金丝的制备工艺，其特征在于，步骤(7)中正火处理加热温度为885°C，连续挤压包覆机在包覆过程中其膜内的温度为500°C，压力为80Mpa，包覆速度为160米/分钟。
6.根据权利要求1所述的铝铁合金丝的制备工艺，其特征在于，步骤(3)中冷却至室温的过程为先进行水冷，再进行空冷，水冷的时间t按照经验公式按t=H*D计算，其中，合金钢系数H为0.18-0.2s/mm, D为招铁合金棒的直径,D的单位为mm, t为淬火水冷时间，t的单位为秒，空冷淬火的时间为水冷却`时间的1/2。
【文档编号】C22C1/02GK103695724SQ201310689125
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】黄正君, 黄泽铭, 瞿幼中, 徐玉林, 孙锦荣 申请人:江苏正达炉料有限公司